分子生物学技术食品工业中的必威体育精装版研究进展.docVIP

分子生物学技术在食品工业中的必威体育精装版研究进展 ? 了解食品中的微生物群落组成以及不同微生物种群之间的相互作用，对于生产出安全和高品质的食品是非常重要的。食品生产过程中相关微生物的研究通常采用培养的方法，但这种方法存在很大的局限性：①富集培养大多具有选择作用，导致不能分离出具有重要生态学作用、数量相对较少的种群，不能定量研究微生物种群的动态变化；②受到食品环境胁迫或受损的微生物细胞，通常需要特殊的培养条件才能恢复生长，导致其难以被分离。大量的研究表明，传统的微生物学培养分析方法，获得的可培养微生物种群只占微生物总量的0.1%-5%。尽管对于微生物群落结构相对简单的食品来说（如发酵食品），可培养的微生物一般占有优势，但Ampeul认为，至少有25%～50%的微生物种群不能被培养。这种缺陷促进了以聚合酶链反应(PGR)技术为基础的分子免培养方法和核酸检测技术在食品微生物研究中的应用和发展。与常规培养方法相比，分子生物学技术具有快捷、灵敏、准确等优点，而且具有更高的特异性，能够更加精确地研究生态系统中的微生物多样性及其群落组成。 微生物学家已经认识到研究微生物生态学概念和理论，对于了解食品中微生物的繁殖与生长非常重要。譬如研究微生物群落组成能够更好地了解奶酪、酸奶、香肠、葡萄酒、面包等食品的风味组成以及微生物对其储藏品质的影响；密切监测食品生产过程中微生物群落的动态变化，能够更好地了解和控制食品加工和后熟过程中的微生物作用；可以快速、准确地监测食品中可能存在病原微生物，以加强食品生产过程中的安全性等。因此，在种、菌株水平上，对食品环境中微生物的准确监测和可靠鉴定以及微生物群落组成、动态变化的生态学研究，有助于保证食品的质量安全。与土壤、水环境等生态系统的研究相比，到目前为止，用于食品加工过程中微生物研究的分子生态学的方法还相对较少，目前使用最多的是变性梯度凝胶电泳技术。尽管如此，这些方法在食品工业中（尤其在发酵食品中）正逐渐被使用。????中国的传统发酵食品行业历史悠久，品种多样，如食醋、酱油、白酒、黄酒、豆豉、腐乳、酸菜、乳酪以及发酵肉制品等。传统发酵食品工艺多为天然发酵，其微生物群落结构比较复杂，产品风味具有明显的地域性。传统的发酵行业对酿造工艺过程中的微生物群落动态变化、风味及功能性物质的形成和累积机制的研究明显滞后，对传统发酵工艺的机制缺乏深入了解。以天然的复杂菌种混合发酵工艺为主的绝大多数企业，其生产质量控制主要靠工程技术人员长期工作积累的经验来判断，难以对发酵产品品质进行稳定的控制。分子生态学技术能够对发酵过程进行定量监控，通过检测发酵过程中微生物群落的组成结构、种群动态变化情况，有助于从整体上进行全面的分析，深入认识微生物的发酵机制，并为监控和调整发酵过程奠定基础。 1??目标基因的选择 自20世纪80年代中期以来，PCR技术已成为科学家们用来研究微生物群落结构及多样性的最主要工具。一般而言，以DNA为模板，利用通用引物通过PCR反应扩增目标基因，产生的基因序列大小相同，因此需要依据基因序列的差异来区分不同的微生物。所以，分子生态学研究的关键步骤就是选择合适的目标基因。合适的目标基因既要有保守区段，又要有可变区段。可变区段可以在不同的分类水平上区别微生物，保守区段位于可变区段两侧，用来作为引物复性结合的位点进行PCR。如果没有高度保守区域，较低保守程度的区段也可作为简单引物退火结合的位点。通常在分子生态学研究中，主要采用能够反映微生物系统发育关系的、在微生物基因组中普遍存在的基因作为PCR扩增的首选目标。此外，编码蛋白的功能基因也可被用来研究微生物类群的功能多样性。????目前，由于细菌rRNA操纵子（包括16S rRNA基因、23S rRNA基因以及基因间隔序列，IGS）在所有的微生物类群的基因组中都存在，而且符合以上微生物分子生态学研究作为分子标记的条件，是目前微生物生态学研究中最常用的分子标记。尤其在RDP等基因序列数据库中，已经积累了几千万的基因序列，能够很方便地通过比较来描述某一群落中存在的微生物种群。目前发现，rRNA基因序列有时并不具有足够的序列差异来区别亲缘关系很近的、占据不同生态位的分类单位。 Palys等人在研究相近群落中一些细菌的生态多样性时，证明蛋白质编码基因序列比16S rRNA基因更为有效。此外，由于大多数细菌基因组中rRNA基因存在多个拷贝，其序列的差异使得分子生态学结果的解释和分析复杂化。因此，单拷贝的、不同分类单位之间显示较大序列差异的持家基因越来越受到更多的关注，这些基因包括促旋酶基因(gyrB)、延长因子基因(tuf）、热激蛋白基因(dnaK)、RNA聚合酶基因(rpoB)以及reeA基因等。然而，与16S rRNA基因相比，这些基因在数据库中目前只有少量的序列，这使得它们在微生物生